(57)【要約】      （修正有）【課題】有機ＥＬ発光素子において、高い光透過度を有し、導電性が良く、製作が簡単な透明カソード、およびフェルミ準位と有機ＥＬホール輸送材料の準位がマッチするアノード構造を提供する。【解決手段】基板と、該基板上に設置され、そして少なくとも一つの金属層及び不透明金属酸化層を備えてなる第１の電極構造と、該電極構造上に設置された有機層と、該有機層上に設置された第２の電極構造とを備えてなる有機発光素子。そのうち、該第１の電極はアノードであり、上記の不透明金属酸化層は酸化銀である。該第２の電極構造は高屈折率の透明誘電層を主体とすると共に、使用される材料はいずれも熱蒸着方式で堆積することができる。【選択図】      図３
2005129496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた電極構造と、
前記電極構造上に設けられた有機層と、
少なくとも一つの高屈折率の透明誘電層を備え、そして熱蒸着により前記有機層に堆積された透明電極構造と、
を備えてなることを特徴とする有機発光素子。
【請求項２】
前記電極構造はアノードであり、
前記電極構造は導電層を備え、
前記導電層は金属酸化物層であり、又は
前記導電層は金属酸化物層上に形成された導電高分子層であり、又は
前記導電層は金属層であり、又は
前記導電層は金属層上に形成された金属酸化物層であり、又は
前記導電層は順に金属酸化物層及び金属層上に形成された導電高分子層であり、又は
前記導電層は金属層上に形成された導電高分子層であり、及び／又は
前記金属層は銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）又はこれら金属の積層もしくは混合物であり、
前記金属酸化物はインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、インジウムオキサイド、酸化錫、酸化亜鉛、アルミニウムジンクオキサイド（ＡＺＯ）、酸化テルル等の導電透明金属酸化物又はこれら材料の積層もしくは混合物であり、
前記導電高分子層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）等、又はこれら導電高分子層の積層又は混合物であり、及び／又は
前記金属酸化層は該金属表面層表面を酸化することにより生成され、及び／又は
前記金属酸化層は酸化銀（ＡｇＯx）である、
ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
【請求項３】
前記透明電極構造は薄膜金属層を備え、
前記薄膜金属層はアルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）又はこれら金属の積層もしくは混合物であり、
前記薄膜金属層の厚さは４０ナノメータ以下であり、及び／又は
前記透明電極構造は電子注入層であり、
前記電子注入層はアルミニウム層を備え、
前記アルミニウム層の厚さは０．１〜４ナノメータであり、及び／又は
前記電子注入層はさらにアルカリ金属塩層を備え、
前記アルカリ金属塩層の厚さは０．１〜４ナノメータであり、
前記アルカリ金属塩層は前記有機層上に堆積されており、
前記アルカリ金属塩層は弗化リチウム（ＬｉＦ）、酸化リチウム（ＬｉＯ2）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）等の材料の積層もしくは混合物層であり、及び／又は
前記高屈折率の透明誘電層の屈折率は可視光波長域内にあり、そして該屈折率は２．０よりも大きく、及び／又は
前記高屈折率の透明誘電層は酸化テルル層（ＴｅＯx）である、
ことを特徴とする請求項１記載の有機発光素子。
【請求項４】
基板と、
前記基板上に設置され、そして少なくとも一つの金属層及び不透明金属酸化層を備えてなる第１の電極構造と、
前記電極構造上に設置された有機層と、
前記有機層上に設置された第２の電極構造と、
を備えてなる有機発光素子。
【請求項５】
前記不透明金属酸化層は酸化銀（ＡｇＯx）であり、及び／又は
前記不透明酸化層の厚さは０．１ｎｍ〜５０ｎｍであり、
前記不透明金属酸化層の製作方式は化学気相堆積（ＣＶＤ）、スパッタリング堆積（反応性スパッタリング堆積を含む）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、酸素ガスプラズム酸化、酸素ガス環境酸化、紫外線オゾン処理酸化、湿式化学酸化又は電気化学酸化等の方法のいずれかが選ばれる、
ことを特徴とする請求項４記載の有機発光素子。
【請求項６】
基板と、
前記基板上に設置された金属層と、
前記金属層に設置され、そしてこの金属層表面を酸化することにより生成される金属酸化層と、
前記金属酸化層上に設置された有機層と、
前記有機層上に設置された電極構造と、
を備えてなることを特徴とする有機発光素子。
【請求項７】
前記金属層は銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等、又はこれら材料の積層もしくは混合物であり、及び／又は
前記金属酸化層は酸化銀（ＡｇＯx）であり、及び／又は
前記金属酸化層の厚さは０．１ｎｍ〜５０ｎｍであり、
前記金属酸化層の製作方式は酸素ガスプラズマ酸化、酸素ガス環境酸化、紫外線オゾン処理酸化、湿式化学酸化又は電気化学酸化方法等から選ばれる、
ことを特徴とする請求項６記載の有機発光素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は有機発光素子に用いられる電極構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般の有機発光素子（ＯＬＥＤ）構造は有機半導体フィルムを上層の金属カソードと下層の透明アノードとの間に堆積させて全体の素子を例えばガラス等の透明基板上に製作すると共に、透明導体例えばインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）により透明アノードを構成する。図１は典型的な多層ヘテロ構造発光素子であって、アノード１１と、カソード１７と、複数層の有機層とを組合せてなる。該有機層は通常ホール注入層１２と、ホール輸送層１３と、発光層１４と、電子輸送層１５と、電子注入層１６とからなり、この種の従来の素子は下発光型素子（bottom-emitting ＯＬＥＤ）である。そして、順バイアスがアノード１１とカソード１１との間に印加されると、透明アノード及び基板を介して発光する。図２Ａおよび図２Ｂは一般的なホール輸送層材料であり、例えばα−ＮＰＤ（α−ナフチルフェニルビフェニルジアミン）、Ｎ，Ｎ’−Ｎ，Ｎ’ジフェニル−ビス（３−メチルフェニル）−１，１’−ビフェニル−４，４’−ジアミン（１，１，４，４−テトラフェニル−１，１，３−ブタジエン，ＴＰＤ）、電子輸送層及び緑光蛍光発光層材料、例えばＡｌｑ3（トリス（８−ヒドロキシキノリノ）アルミニウム）、及びホール注入層材料導電高分子、例えばＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン：ポリスチレンスルフォネート）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミンが用いられる。
【０００３】
一部のＯＬＥＤの応用上においては、例えばシリコンチップ基板又はその他不透明基板に製作する場合、上発光型ＯＬＥＤ（top-emitting ＯＬＥＤ）を製作してＯＬＥＤを上表面から発光できるようにさせなければならない。したがってその上方のカソード電極は透明か半透明でなければならない。又他に一部のＯＬＥＤの応用においては、ＯＬＥＤ素子が透明であり光線を透過させることが必要であるので、アノードが透明であるのを必要とする外、その上方のカソードも透明又は半透明を必要とする。
【０００４】
また他に、アクティブ・マトリクスＯＬＥＤディスプレイ（Active Matrix ＯＬＥＤ displays, AMOLEDs）の応用において、各画素のトランジスタ駆動回路はＯＬＥＤと一体化されるが、一般に従来のＯＬＥＤは有機層からＩＴＯを介して透明基板を透過して下へ発光するので、基板上の駆動回路は必ずある一部の領域を遮蔽してしまい、発光可能領域の大きさが制限される。したがって、もし上表面から発光するＯＬＥＤ構造（top-emitting ＯＬＥＤ）を製作してＡＭＯＬＥＤディスプレイのフィリング・ファクタを理想的な１００％に接近させることが出来れば、トランジスタの遮蔽面積の影響を受けない（特に画素回路が極めて複雑な場合）。一方、ディスプレイの映像品質及び特性を増進でき、他方、ＡＭＯＬＥＤ画素回路設計のフレキシビリティを増加して、より高い機能（例えば解析度）及び特性の画素回路を設計できる。
【０００５】
現在、透明又は半透明カソードの製作法には次の２種類がある。即ち
（１）スパッタリングの透明ＩＴＯ又はその他透明金属酸化物導体を利用して、適当な電子注入層と組合せ、上透明カソードとする。
【０００６】
（２）薄膜金属（数十ナノメータ以下）を半透明のカソードとして利用する。
【０００７】
（１）の方法の関連技術は特許文献１〜９等に開示されている。即ちスパッタリング製造プロセスは既に堆積した有機層を容易に損傷するので、有機層上にＩＴＯ又はその他透明金属酸化物導体をスパッタリングして透明カソードとするのは相対的に比較的困難であり、かつ制御も容易でない。又、スパッタリングのパワーはその既に堆積したフィルムを損傷しないようなるべく下げる必要があるので、通常比較的長い製造プロセス時間を要する。又、一般に透明金属酸化物導体はその導電性が金属よりはるかに低いことから比較的高い抵抗値を有する。
【０００８】
（２）の方法は薄膜金属層（約数十ナノメータ以下）を半透明のカソードとすれば、導電性が比較的良いばかりでなく製作上もすこぶる簡単であることを特徴とする。しかしながら、その主たる欠点は薄膜金属を（半）透明カソードとすると、その透過度が比較的低く、例えば２０ナノメータの銀（Ａｇ）の透過度は僅かに約３０％であり、２０ナノメータのアルミニウム（Ａｌ）は更に低い。また１２ナノメータのカルシウム（Ｃａ）を１２ナノメータのマグネシウム（Ｍｇ）と組合せばその透過度は約４０〜５０％である。
【０００９】
他に例えば特許文献１０〜１２等には、薄膜金属上に透明誘電層を堆積してカソード全体の光透過度を増加する方法が開示されている。それに開示された完全なカソード構造は順に低仕事関数の高活性金属、例えばカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、リチウム（Ｌｉ）又はその積層構造の薄層（数十ナノメータ以下）であり、その上に透明誘電層又はバンドギャップ半導体層、例えばセレン化亜鉛（ＺｎＳｅ）、硫化亜鉛（ＺｎＳ）、窒化ガリウム等が組合せられる。これら開示例におけるあらゆる材料は製作を簡単化及び製造プロセスの追従性を改善するように、これら開示例におけるあらゆる材料はいずれも熱蒸着方式で堆積されるのが望ましいとしている。しかしながらこのカソード構造の主要問題として活性が比較的高いために比較的容易に反応を生ずる金属、例えばカルシウム（Ｃａ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、リチウム（Ｌｉ）等が素子の環境安定性に対して不利な影響を及ぼす。
【００１０】
前記の問題を総じて言えば、薄膜金属を利用した有機発光素子透明カソードは比較的良い製造プロセス効率及び追従性を有しており、そして薄膜金属層の透過度が比較的低い問題を改善するために、薄膜金属層上に透明誘電層を積層して相対的に比較的高い透過度を得る必要がある。従来技術の問題は、そのうちに使用されている金属が高活性で比較的不安定な金属であり、又は所要の高ｎ値透明誘電層が熱蒸着方式で堆積できないことである。
【００１１】
この外に、どのような材料をＯＬＥＤの素子のアノードとして使用しても、いずれもホール注入の問題がある。即ち、これら材料の仕事関数は常に有機光電材料のイオン化ポテンシャル（ＩＰ）と差があり、ホールがアノードから有機層に注入するのに不適であるので、上発光型有機発光素子の光電特性に影響する。
【００１２】
したがって、本出願人は上記先行技術の欠点に鑑み、鋭意試験と研究とを重ねた結果、有機発光素子が適合したエネルギーレベルの電極構造を有することにより、有機発光素子へのホール注入を助け、さらに一歩進んでそのカソード構造に使用される金属と透明導電材料とがいずれも熱蒸着方式で堆積できると共に、ＯＬＥＤ素子に堆積した各材料層に適合し、かつ使用された金属の活性が比較的低く、比較的安定な有機発光素子を案出した。
【特許文献１】米国特許第６，５４８，９５６号明細書
【特許文献２】米国特許第６，４６９，４３７号明細書
【特許文献３】米国特許第６，４２０，０３１号明細書
【特許文献４】米国特許第６，２６４，８０５号明細書
【特許文献５】米国特許第５，９８６，４０１号明細書
【特許文献６】米国特許第５，９８１，３０６号明細書
【特許文献７】米国特許第５，７０３，４３６号明細書
【特許文献８】米国特許第６，１４０，７６３号明細書
【特許文献９】米国特許第５，７７６，６２３号明細書
【特許文献１０】米国特許第５，７３９，５４５号明細書
【特許文献１１】米国特許第６，５０１，２１７号明細書
【特許文献１２】米国特許第５，７１４，８３８号明細書
【発明の開示】
【００１３】
本発明の主たる目的はそのカソード構造が熱蒸着方式で高屈折率の透明誘電層を堆積させるのを主体とし、薄膜金属層の組合せにおいて、使用される材料をいずれも熱蒸着方式で堆積でき、使用される金属はいずれも活性が比較的低く、比較的安全な金属であり、形成された透明カソードが有機層に対して適当な電子注入機能を提供できる有機発光素子を提供することにある。この有機発光素子によれば、形成された透明カソードは有機層に対して適当な電子注入機能を提供でき、比較的良い製造プロセス追従性及び相対的に比較的高い透過度を有する。
【００１４】
本発明の次の主要目的は、そのアノード構造が金属層と、不透明金属酸化層例えば酸化銀とを含んでなる有機発光素子を提供することにある。
【００１５】
酸化銀を例にとれば、そのバンドギャップは約１．３ｅＶで、そのイオン化ポテンシャルは銀より約１ｅＶ高く、つまり約５．３ｅＶであり、そして酸化銀薄膜はｐ型半導体特性を有しており、そのフェルミ準位位置は約４．８〜５．１ｅＶの範囲にある。このフェルミ準位位置は丁度常にＯＬＥＤ中で運用されているホール輸送材料のレベルとマッチするので酸化銀がＯＬＥＤを製作する電極構造に運用されている。したがって、該アノード構造を使用すると、同一の操作電圧下において素子の輝度及び電流の注入が大幅に向上され、同時に素子も比較的高い発光効率を有することから、上発光型有機発光素子の光電特性が改善でき、ひいては素子の応用範囲を拡大することができる。
【００１６】
本発明のアイディアによれば、該有機発光素子は基板と、この基板上に設けられた電極構造と、この電極構造上に設けられた有機層と、少なくとも一つの高屈折率の透明誘電層を備え、そして熱蒸着により該有機層に堆積された透明電極構造と、を備えてなる。
【００１７】
本発明の他のアイディアによれば、該有機発光素子は基板と、該基板上に設置され、そして少なくとも一つの金属層及び不透明金属酸化層を備えてなる第１の電極構造と、この電極構造に設置された有機層と、この有機層上に設置された第２の電極構造と、を備えてなる。
【００１８】
本発明の又他のアイディアによれば、該有機発光素子は基板と、この基板上に設置された金属層と、該金属層に設置され、そしてこの金属層表面を酸化することにより生成される金属酸化層と、該金属酸化層上に設置された有機層と、該有機層上に設置された電極構造と、を備えてなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施例を説明する。
【００２０】
図３は本発明の実施例に基づいて製造される有機発光素子の断面見取図である。この図に示すように該有機発光素子は基板３１と、基板上に設置されたアノード３２と、該アノード３２上に設置された有機層３３と、該有機層３３上に設置されたカソード構造３４とを備えてなる。上記の電極構造アノード３２は金属層３２１と酸化銀層３２２とを備えている。その製造方法は、素子基板３１上に金属層３２１を製作し、さらに金属層３２１に金属酸化物層３２２、例えばＡｇＯxを製作する。その金属酸化物層は厚さが０．１ｎｍ〜５０ｎｍであり、化学気相堆積（ＣＶＶ）、スパッタリング堆積（反応性スパッタリング堆積を含む）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、酸素ガスプラズマ（oxygen plasma）酸化、酸素ガス環境酸化、紫外線オゾン処理酸化、湿式化学酸化、電気化学等の方法により製作されることが出来る。
【００２１】
上記の紫外線オゾン処理（UV ozone treatment）酸化の方式では、低圧水銀蒸気石英ランプにより波長が２５４ｎｍの紫外光を発光し、大気中の酸素ガスをオゾンと酸素原子に変換し、この雰囲気に暴露した金属薄膜が反応してその金属酸化物を生成する。例えば、
２Ａｇ（ｓ）＋Ｏ3（ｇ）  →  ＡｇＯ（ｓ）＋Ｏ2（ｇ）。
【００２２】
本発明により製造される有機発光素子に応用される基板３１は透明基板であってもよく、例えばガラス、石英プラスチック等が適用され、又不透明基板であってもよく、例えばシリコンチップ、砒素化ガリウムチップ等が適用される。
【００２３】
本発明により製造される有機発光素子に応用される有機発光素子の電極構造中の金属層３２１は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等、又はこれら材料の積層もしくは混合物であってもよい。
【００２４】
本発明により製造される有機発光素子に応用される有機層３３は単層の有機層であってもよく、正負電荷輸送及び発光機能を兼ねる。素子中の有機層３３はまた多層構造であってもよく、例えば（１）電極構造側から順にホール輸送層、電子輸送層兼発光層を堆積し、また（２）電極構造側から順にホール輸送層兼発光層、電子輸送層を堆積し、そして（３）電極構造側から順にホール輸送層、発光層、電子輸送層等を堆積する。以上、僅かに数種の可能な有機積層構造を列挙したが、その他各種の本発明の有機発光素子に応用され得る有機層構造及び各種の関連な有機材料は各先行技術文献及び特許を参考に閲覧することができる。
【００２５】
本発明により製造される有機発光素子に応用されるカソード３４は金属材料であってもよく、例えばマグネシウム（Ｍｇ）、カルシウム（Ｃａ）、アルミニウム（Ａｌ）、バリウム（Ｂａ）、リチウム（Ｌｉ）、ベリリウム（Ｂｅ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）等、又はこれら材料の積層もしくは混合物である。カソードは金属材料と電子注入層とを組合せてもよく、そして一般的な電子注入層材料はアルカリ金属塩類であり、例えばアルミと弗化リチウム（ＬｉＦ）、アルミと酸化リチウム（ＬｉＯ2）、アルミと塩化ナトリウム等、又はこれら材料の積層もしくは混合物である。カソードは透明導電電極であってもよく、この透明電極はインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、インジウムオキサイド、酸化錫、酸化亜鉛、アルミニウムジンクオキサイド（ＡＺＯ）、酸化テルル又はこれら透明導電材料の積層もしくは混合物であってもよい。
【００２６】
図４は本発明に基づいて製造される透明カソードの好適な実施例を示す図である。図において、該透明カソードは厚さが０．１〜４ナノメータである弗化リチウム層４１１と、該弗化リチウム層４１１上に堆積された、厚さが０．１〜４ナノメータであるアルミ層４１２と、該アルミ層４１２上に堆積された、厚さが０．１〜４ナノメータである銀層４２と、該銀層４２上の二酸化テルル層４３とを備えてなる。そのうち該弗化リチウム層４１１及び該アルミ層の組み合わせは電子注入層用として電子がカソードからその下の有機層へ注入されるのを増進する。そして該二酸化テルル層４３は高屈折率（２．０〜２．５）の透明誘電層であり、該二酸化テルル層はまた熱蒸着方式で堆積でき、製作を簡単化し、製造プロセスの追従性を改善することができる。該二酸化テルル層４３を弗化リチウム層４１１／アルミ層４１２／銀層４２上に堆積して、全体の透明カソードの光透過度を増加することができる。言い換えれば、本発明に基づいて製造される透明カソードに使用された二酸化テルル層４３は従来の透明誘電層に比べて比較的高い屈折率を有すると共に、熱蒸着方式で活性が比較的低く、比較的安定な銀層４２上に堆積することができる。したがって、該透明カソードが比較的高い光透過度を有することから、上表面より発光するＯＬＥＤ構造に応用することができる。
【００２７】
図５は本発明に基づいて製造される透明カソードの有機発光素子の他の好適な実施例を示す図である。図において、該有機発光素子は、基板５１と、この基板５１上に設置されたアノード５２と、該アノード５２上に設置された有機層５３と、該有機層５３上に堆積した、厚さが０．１〜４ナノメータである弗化リチウム層４１１と、該弗化リチウム層４１１上に堆積された、厚さが０．１〜４ナノメータであるアルミ層４１２と、該アルミ層４１２上に堆積された、厚さが５〜４０ナノメータである銀層４２と、該銀層４２上に堆積された二酸化テルル層４３とを備えてなる。そのうち弗化リチウム層４１１及び該アルミ層４１２の組み合わせは電子注入層用として電子がカソードからその下の有機層５３へ注入されるのを増進している。そして二酸化テルル（Tellurium）層は屈折率が２．０〜２．５である透明誘電層である。この二酸化テルル層４３は熱蒸着方式により、弗化リチウム層４１１／アルミ層４１２／銀層４２上に堆積して全透明カソードの光透過度を増加させることが出来る。
【００２８】
該アノード５２は導電透明金属酸化物であってもよく、例えば、インジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、インジウムオキサイド、酸化錫、酸化亜鉛、アルミニウムジンクオキサイド（ＡＺＯ）等である。
【００２９】
該アノード５２は上記の導電透明金属酸化物層及びその上の導電高分子層の積層又は混合物であってもよく、そのうち該導電高分子層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）等又はこれら導電高分子層の積層又は混合物である。
【００３０】
該アノード５２はまた、導電金属層及びその上に積層した金属酸化層の積層又は混合物であってもよく、そのうちの導電金属層は銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等又はこれら材料の積層又は混合物である。
【００３１】
上記の金属酸化物（例えばＡｇＯx）においては、厚さが０．１〜５０ナノメータであり、そして製作方法として化学気相堆積（ＣＶＤ）、スパッタリング堆積（反応性スパッタリング堆積（reactive sputter deposition）、熱蒸着、電子ビーム蒸着、酸素ガスプラズマ酸化、酸素ガス環境酸化、紫外線オゾン処理酸化、湿式化学酸化、電気化学酸化等の方法が用いられる。
【００３２】
そのうち、該アノード５２は、導電金属層及びその上に積層した導電透明金属酸化物層の積層又は混合物であってもよく、そのうち該導電金属層は銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等又はこれら材料の積層もしくは混合物である。該導電透明金属酸化物層はインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、インジウムオキサイド、酸化錫、酸化亜鉛、アルミニウムジンクオキサイド（ＡＺＯ）等又はこれら材料の積層もしくは混合物である。
【００３３】
この場合、該アノード５２は、導電金属層及びその上に積層された導電高分子層であってもよく、そのうち該導電金属層は銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等、又はこれら材料の積層もしくは混合物である。該導電高分子層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）等又はこれら導電高分子層の積層もしくは混合物である。
【００３４】
また該アノード５２も導電金属層及びその上に積層された金属酸化物層、さらにその上に積層された導電高分子層の積層又は混合物であってもよく、そのうち該導電金属層は銀（Ａｇ）、金（Ａｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）等、又はこれら材料の積層もしくは混合物である。そのうち該金属酸化物も又上記金属の酸化物又はその任意酸化物の積層又は混合物であってもよい。該金属酸化物は導電透明金属酸化物、例えばインジウムチンオキサイド（ＩＴＯ）、インジウムジンクオキサイド（ＩＺＯ）、インジウムオキサイド、酸化錫、酸化亜鉛、アルミニウムジンクオキサイド（ＡＺＯ）等又はこれら材料の積層もしくは混合物であってもよい。そして該導電高分子層はＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（ポリエチレンジオキシチオフェン／ポリスチレンスルフォネート）、ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（４，４’，４”−トリス（３−メチルフェニルフェニルアミノ）トリフェニルアミン）、ＰＡＮＩ（ポリアニリン）等又はこれら導電高分子層の積層もしくは混合物であってもよい。
【００３５】
他に、該有機層５３は単層の有機層であってもよく、正負電荷輸送及び発光機能を兼ねる。この有機層５３は多層積層構造、例えば（１）アノード側から順にホール輸送層、電子輸送層兼発光層を堆積し、（２）アノード側からホール輸送層兼発光層、電子輸送層を堆積し、（３）アノード側から順にホール輸送層、発光層、電子輸送層等を堆積してもよい。
【００３６】
したがって、本発明により製造される透明カソードを有機発光素子上に応用すれば、上表面から発光するＯＬＥＤに比較的高い光透過度を有させると共に製作を簡単化し製造プロセス追従性を改善することから、さらにディスプレイの映像品質及び特性を改善する。またより高い高機能（例えば、解像度）及び特性の画素回路を設計するために回路設計のフレキシビリティを増加することができる。
【００３７】
本発明のさらに他の好適な実施例によれば、ガラス基板／銀層（８０ナノメータ）／ＩＴＯ（５．８ナノメータ）／α−ＮＰＤ（５０ナノメータ）／Ａｌｑ3（６０ナノメータ）／弗化リチウム層（０．５ナノメータ）／アルミニウム層（０．６ナノメータ）／銀層（１５ナノメータ）／二酸化テルル層（４０ナノメータ）の有機発光素子が製作される。そのうちガラス基板側の銀層及びその上に積層されたＩＴＯはアノード用とし、α−ＮＰＤは有機ホール輸送層、Ａｌｑ3は有機電子輸送層兼緑光発光層である。そして弗化リチウム層（０．５ナノメータ）／アルミ層（０．６ナノメータ）／銀層（１５ナノメータ）／二酸化テルル層（４０ナノメータ）は透明カソードであり、アノードは銀層上にＩＴＯを積層した反射アノードであるので、該有機発光素子は上方の透明カソードからしか発光しない。
【００３８】
図６は本発明のさらに他の好適な実施例に基づいた有機発光素子の電気特性曲線図である。図７は該有機発光素子の実際に計測した異なる視野角でのＥＬスペクトルである。これら図において、図６には該有機発光素子の電気特性曲線を示しており、図７には有機発光素子の異なる視野角でのＥＬスペクトルを示し、ピークに対して正規化している。図に示すように有機発光素子の視野角が６０°に至るまでほとんど何らの変化もなく、且つ発光光色は原Ａｌｑ3の緑色である。
【００３９】
該有機発光素子に対して素子テストを行った時、極薄のＩＴＯ層が非常に低い横方向導電性を有しているために、該ＩＴＯがたとえパターン化せずに全面的に堆積しても、隣り合う有機発光素子の導通又はクロス・ストーク現象を招来しないことを発見した。このような構造がもしアクティブ・マトリクスＯＬＥＤに使用されると、ＩＴＯ層のパターン化ステップを省くことが出来るので、該ＩＴＯ注入層は任意な金属層と組み合わせることが出来るので製造プロセスの追従性等を考慮する必要がない。
【００４０】
本発明のさらに他の好適な実施例によれば、ガラス基板／アルミ層（１５０ナノメータ）／ＩＴＯ（３０ナノメータ）／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（２５ナノメータ）／α−ＮＰＤ（３０ナノメータ）Ａｌｑ3（７０ナノメータ）／弗化リチウム層（０．５ナノメータ）／アルミ層（０．６ナノメータ）／銀層（１５ナノメータ）／二酸化テルル層（３２ナノメータ）の有機発光素子が製作される。そのうちガラス基板側のアルミ層及びその上に積層されたＩＴＯ及び導電高分子ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはアノード用とし、α−ＮＰＤは有機ホール輸送層、Ａｌｑ3は有機電子輸送層兼緑光発光層である。そして弗化リチウム層（０．５ナノメータ）／アルミ層（０．６ナノメータ）／銀層（１５ナノメータ）／二酸化テルル層（３２ナノメータ）は透明カソードであり、アノードはアルミ層上にＩＴＯを積層した反射アノードであるので、該有機発光素子は上方の透明カソードからしか発光しない。この有機発光素子の電気特性曲線は図８に示す通りである。
【００４１】
本発明のさらに他の好適な実施例によれば、ガラス基板／銀層（１５０ナノメータ）／ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ（２０ナノメータ）／α−ＮＰＤ（３０ナノメータ）／Ａｌｑ3（７０ナノメータ）／弗化リチウム層（０．５ナノメータ）／アルミ層（０．６ナノメータ）／銀層（１５ナノメータ）／二酸化テルル層（３２ナノメータ）の有機発光素子が製作される。そのうちガラス基板側の銀層及びその上に積層された導電高分子ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳはアノード用とし、α−ＮＰＤは有機ホール輸送層、Ａｌｑ3は有機電子輸送層兼緑光発光層である。そして弗化リチウム層（０．５ナノメータ）／アルミ層（０．６ナノメータ）／銀層（１５ナノメータ）／二酸化テルル層（３２ナノメータ）は透明カソードであり、アノードは銀層上にＰＥＤＯＴを積層した反射アノードであるので該有機発光素子は上方の透明カソードしか発光しない。この有機発光素子の電気特性曲線は図９に示す通りである。
【００４２】
また、以下の別の実施例により、本発明のアノード構造において酸化銀のホール注入特性に対する改善が顕現される。
【００４３】
素子１：ガラス基板／Ａｇ（８０ｎｍ）／ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（３０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＴｅＯ2（４０ｎｍ）
素子２：ガラス基板／Ａｇ（８０ｎｍ）／ＡｇＯx／ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（３０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＴｅＯ2（４０ｎｍ）
２つの素子はいずれもガラス基板側のＡｇを電極構造の金属層とし、そして素子１と素子２とは構造上ＡｇＯx層が存在するか否かの差別しかなく、素子２中のＡｇＯx層はＡｇアノードで一分間の紫外線オゾン処理酸化により得たものであり、素子１はこの紫外線オゾン処理を受けていない。その他有機材料層例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ及びα−ＮＰＤは有機ホール輸送層であり、Ａｌｑ3は有機輸送層兼緑光発光層であり、２つの素子における配列順序及び厚さはいずれも同一である。そしてＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＴｅＯ2（４０ｎｍ）は素子の透明カソードである。電極構造の金属層は厚いＡｇ膜の反射層であるので、この２素子は上方の透明カソードからしか発光しない。
【００４４】
図１０はこの２つの素子の電気特性比較図である。この図に示すように、素子２は同一印加電圧下における電流は明らかに増加しており、ＡｇＯx層がホール注入の効率を増加できるのを表わす。この２つの素子の発光効率は比較図例えば図１１に示すように、素子２の発光効率は同一の注入電流密度において明らかに素子１より増加しており、ＡｇＯxホール注入層の素子が比較的高い発光効率を有していることを表わす。
【００４５】
さらには、本発明のさらなる実施例により、異なる電極構造の金属層素子において、酸化銀層のホール注入特性に対する改善が裏付けられている。
【００４６】
素子１：シリコン基板／Ａｌ（１００ｎｍ）／ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（３０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＴｅＯ2（４０ｎｍ）
素子２：シリコン基板／Ａｌ（１００ｎｍ）／ＡｇＯx／ｍ−ＭＴＤＡＴＡ（３０ｎｍ）／α−ＮＰＤ（２０ｎｍ）／Ａｌｑ3（５０ｎｍ）／ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＴｅＯ2（４０ｎｍ）
２つの素子はいずれもガラス基板側のＡｌを電極構造の金属層とし、そして素子１と素子２とは構造上ＡｇＯx層が存在するか否かの差別しかなく、素子２中のＡｇＯx層は１分間の紫外線オゾン処理酸化により得た５ｎｍＡｇ薄膜であり、素子１はこのＡｇＯxを有せず且つこの紫外線オゾン処理を受けていない。その他有機材料層例えばｍ−ＭＴＤＡＴＡ及びα−ＮＰＤは有機ホール輸送層、Ａｌｑ3は有機電子輸送層兼緑光発光層であり、そして２つの素子における配列順序及び厚さはいずれも同一である。ＬｉＦ（０．５ｎｍ）／Ａｌ（１ｎｍ）／Ａｇ（２０ｎｍ）／ＴｅＯ2（４０ｎｍ）は素子の透明カソードである。電極構造の金属層が厚いＡｌ膜の反射層であるので、この２つの素子は上方の透明カソードからしか発光しない。図１２はこの２素子の電気特性比較図であり、この図１２に示すように、素子２は同一印加電圧下において電流が明らかに素子１より増加しており、ＡｇＯx層がホール注入の効率を増加できることを表わす。
【００４７】
要するに、本発明は比較的高い光透過度を有し、導電性が比較的よく、製作上相対的に簡単で且つ追従性がより高い透明カソードを提供する。これにより、従来の薄膜金属法において屈折率が高い透明誘電層が熱蒸着で沈着できない問題を解決し、その上高活性金属を使用する欠点もない。また該透明カソードを有機発光素子に応用して上表面から発光する有機発光素子を製造できると共に、従来の上表面より発光する有機発光素子よりより良い映像品質及び特性を有する。本発明はフェルミ準位とＯＬＥＤホール輸送材料の準位がマッチするアノード構造を提供する。したがって、該アノード構造を使用すると、同一の操作電圧の下に、素子の輝度及び注入電流が大幅に向上され、同時に素子も比較的高い発光効率を有し、上発光型有機発光素子の光電特性を改善する。ひいては素子の応用範囲を拡大する。
【００４８】
ここで強調すべきは、上記各実施例は本発明の技術的手段をより具体的に説明するために挙げたもので、当然本発明の技術的思想はこれに限定されず、添付のクレームの範囲を逸脱しない限り、当業者による単純なる設計方向、付加、修飾、置換等はいずれも本発明の技術範囲に属する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】従来の下発光型有機発光素子の構造である。
【図２Ａ】一般的なホール輸送層の材料α−ＮＰＤ、ＴＰＤ、電子輸送層及び緑光蛍光発光層の材料Ａｌｑ3である。
【図２Ｂ】一般的なホール注入量の材料導電高分子ＰＥＤＯＴ：ＰＳＳ、ｍ−ＭＴＤＡＴＡである。
【図３】本発明の好適な実施例に基づいて製造された有機発光素子である。
【図４】本発明の好適な実施例に基づいて製造された透明カソードである。
【図５】本発明の他の好適な実施例に基づいて製造された透明カソードを有する有機発光素子である。
【図６】本発明の他の好適な実施例に基づいて製造された有機発光素子の電気特性曲線である。
【図７】実際に計測した本発明の好適な実施例に基づいた有機発光素子の異なる角のスペクトルであり、ピークに対して正規化している。
【図８】本発明の他の好適な実施例に基づいた有機発光素子の電気特性曲線図である。
【図９】本発明のさらに他の好適な実施例に基づいた有機発光素子の電気特性曲線図である。
【図１０】本発明に基づいて銀を電極構造の金属層とし、ＡｇＯx層がない有機発光素子とＡｇＯx層がある有機発光素子との電圧対電流の特性比較図である。
【図１１】本発明に基づいて銀を電極構造の金属層とし、ＡｇＯx層がない有機発光素子とＡｇＯx層がある有機発光素子との発光効率対電流の特性比較図である。
【図１２】本発明に基づいてアルミニウムを電極構造の金属層とし、ＡｇＯx層がない有機発光素子とＡｇＯx層がある有機発光素子との電圧対電流の特性比較図である。
【符号の説明】
【００５０】
１１…アノード、１２…ホール注入層、１３…ホール輸送層、１４…発光層、１５…電子輸送層、１６…電子注入層、１７…カソード、３１…基板、３２…電極構造、３３…有機層、３４…カソード構造、３２１…金属層、３２２…酸化銀層、４１１…弗化リチウム層、４１２…アルミ層、４２…銀層、４３…二酸化テルル層、５１…基板、５２…アノード、５３…有機層。
【図１】
2005129496.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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